Способ ультразвуковой безэталонной толщинометрии

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения толщин слоев многослойного изделия. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем измерения толщины слоев и скорости распространения ультразвука в слоях изделия. В способе ультразвуковой безэталонной толщинометрии первым ультразвуковым преобразователем в изделие излучаются импульсы ультразвуковых продольных волн перпендикулярно поверхности изделия и под углом к ней. Импульсы, распространяющиеся перпендикулярно поверхности изделия, отражаются от границ слоев многослойного изде trt - utkA возвращаются на первый ультразвуковой преобразователь, с выхода которого они поступают на измеритель временныхинтервалов. Импульсы, распрос рАняющиеся под углом к поверхности изделия, отражаются от границ раздела изделия и через интервалы времени Дц , л.Т. ..о дt, приходят на второй ультразвуковой , преобразователь, с выхода которого они поступают на измеритель временных интервалов. Толщина п -го слоя и скорость С продольных ультразвуковых волн в нем выражается в виде 6..t. с/ . -Hd. . ill . di AtH-2i:: it 1 ® to где e - расстояние между первым и вторяам ультразвукок 1ми преобразователями . 1 ил. 4;: 00 CO

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1221489 А ш4 G 01 В 17/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ с и " :. -4 . jj kP (g 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ;, и

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

h-1

" тЩ„: и-

М -,>

С.

tz1 (21) 3756297/25-28 (22) 19 ° 06.84 (46) 30.03.86. Бюл. У 12 (71) Научно-исследовательский институт интроскопии (72) М. В. Королев, А. Е. Карпельсон, В. Г. Шевалдыкин и Б. П. Стариков (53) 531.717(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 1126814, кл. G 01 В 17/02, 1984. (54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ БЕЗЭТАЛОННОЙ ТОЛЩИНОИЕТРИИ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения толщин слоев многослойного изделия. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем измерения толщины слоев и скорости распространения ультразвука в слоях изделия. В способе ультразвуковой безэталонной толщинометрии первым ультразвуковым преобразователем в изделие излучаются импульсы ультразвуковых продольных волн перпендикулярно поверхности изделия и под углом к ней. Импульсы, распространяющиеся перпендикулярно поверхности иэделия, отражаются, от границ слоев многослойного изделия и через интервалы времени А1

1 У возвращаются на первый

2 ультразвуковой преобразователь, с выхода которого они поступают на измеритель временных интервалов. .r

Импульсы, распространяющиеся под углом к поверхности изделия, отражаются от границ раздела иэделия и через интервалы времени А „, 6,1. л приходят на второй ультразвуковой.преобразователь, с выхода которого они поступают на измеритель временных интервалов. Толщина 4> и -го слоя и скорость C продольных ультразвуковых волн в нем выражается в виде е где б — расстояние между первым и вторым ультразвуковыми преобразователями. 1 ил.

122!4

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения толщин слоев многocJTDHHQI Î иэделия, скорости ко торых сравнимы между собой. 5

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем измерения толщины слоев и скорости распространения в слоях многослойного изделия.

На чертеже изображено устройство, реализующее предложенный способ.

Устройство, реализующее способ ультразвуковой безэталонной толщинометрии, содержит последовательно соединенные генератор 1, первый ультразвуковой преобразователь 2, .работающий в совмещенном режиме и расположенный на поверхности изделия Э, который выполнен в виде например, первого и второго слоев 4 и

5, измеритель 6 временных интервалов, второй вход которого соединен с выходом генератора 1, блок 7 обработки сигналов, коммутатор 8 и регистратор 9, второй ультразвуковой преоб- . разователь 10, соединенный с третьим входом измерителя 6 временных интервалов и расположенный на поверхности иэделия 3 на расстоянии В от первого ультразвукового преобразователя 2.

Устройство работает следующим образом. с

Генератор 1 возбуждает первый ультразвуковой преобразователь 2 и 35 одновременно запускает измеритель

6 временных интервалов. От первого ультразвукового преобразователя 2 в изделие 3 излучаются импульсы ультразвуковых продольных волн, распрост- 4О раняющиеся перпендикулярно к поверхности изделия 3 и под углом к ней. Импульсы, распространяющиеся дерпендикулярно к поверхности иэделия

3, отражаются от границы раздела 45 первого и второго слоев 4 и„5 и от нижней поверхности изделия 3 и через интервалы времени д „ и gt соответственно возвращаются на первый ультразвуковой преобразователь 2, ко- M торый принимает их, превращает в электрический сигнал и посылает в измеритель 6 временных интервалов . Импульсы, распространяющиеся под углом к поверхности изделия 3, отражаются 55 от границы раздела первого и второго слоев 4 и 5 и от нижней поверхности изделия Э и через интервалы времени

89 2

11 и Л соответственно приходят на второй ультразвуковой преобразователь 10, который преобразует их в электрические сигналы и посылает в измеритель б временных интервалов.

Из геометрических соображений толщину первого и второго слоев 4 и 5 d и Д„ а также скорости С и Сг рас1 пространения ультразвука в последних определяют следующим образ ом

В ht г

С„= " (2), 2с1„ а1, 2

С2 — (4 ) с„

Если контролируемое изделие 3 является не двуслойным, à п-слойным, то толщина n-ro слоя d и скорость продольных ультразвуковых волн С в нем выражаются в виде

5 Ltd

C„= -1

Ь1„-2 )

f= 1

Временные интервалы и.

1Ф и и, измеренные в измерителе б временных интервалов, поступают в блок 7 обработки сигналов, где по формулам (1) — (4) вычисляются толщины d, и d z первого и второго слоев 4 и 5 и скорости С, и С в них.

В зависимости от положения ручного переключателя в коммутаторе 8 электрический сигнал, соответствующий одной из вычисленных величин толщины или скорости в слоях, поступает с выхода блока 7 обработки сигналов на вход регистратора 9, который этот сигнал виэуализирует, например, в цифровой форме.

Формула изобретения

Способ ультразвуковой безэталонной толщинометрии, заключающийся в одновременном возбуждении в изделии двух импульсов продольных ультраэву1221489 где В

Cfi1О

20

Составитель Г. Рыжакова

Редактор М . Келемеш Техред В.Кадар Корректор М. Демчик

1602/46 Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ковых волн перпендикулярно поверхности и под углом к ней, приеме эхоимпульсов и измерении времени их распространения, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем измерения толщины слоев и скорости распространения в слоях многослойного изделия, прием и измерение времени распространения двух импульсов продольных ультразвуковых волн проводят от всех граней слоев многослойного изделия, по которым с учетом расстояния между точкой возбуждения и приема продольных ультразвуковых волн определяют толщины слоев и скорости их распространения в слоях. по зависимостям и-g C = и

1 ндпг —.— — с — t - г л 1=1 расстояние между точками излучения и приема на поверхности изделия; скорость распространения ультразвуковых волн; скорость распространения продольных ультразвуковых волн; время распространения продольной ультразвуковой волны, возбужденной перпендикулярно поверхности изделия и отраженной от И. -ro слоя изделия, время распространения продольной ультразвуковой волны, возбужденной под углом к поверхности изделия и отраженной от h --ro слоя изделия; толщина1 -го слоя.